Centrales éoliennes - J`apprends l`énergie
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LES CENTRALES EOLIENNES FONCTIONNEMENT Les éoliennes utilisent l’énergie cinétique du vent (énergie éolienne) pour la transformer en énergie électrique. Elles produisent une énergie renouvelable (et même inépuisable) et propre (ni déchets ni gaz à effet de serre). Comment ça marche Les éoliennes produisant de l’électricité sont appelées des aérogénérateurs. Le vent entraîne les pales, cette énergie mécanique fait tourner un alternateur, qui transforme ce mouvement en électricité. Le principe de fonctionnement d’une éolienne offshore (= au large) est le même que sur terre. Cependant, les conditions exigeantes et rigoureuses du milieu marin impliquent des contraintes spécifiques : les éoliennes doivent être étudiées pour résister à la force des vagues et du courant, ainsi qu’à la corrosion. 1/6 © GDF SUEZ 2013 LES EOLIENNES TERRESTRES PRODUCTION TRANSPORT / DISTRIBUTION ENVIRONNEMENT ENJEUX SOCIO-ECONOMIQUES PRODUCTION Puissance produite </h2> Les parcs éoliens (ou fermes éoliennes) regroupent plusieurs éoliennes sur un site où le vent est suffisamment fort et régulier. Les grands aérogénérateurs récents développent une puissance de 2 MW, voire 3 MW dans certains sites bien ventés. La puissance installée est une des caractéristiques importantes de l’éolienne. Une puissance de 2 MW signifie que, en conditions de vent optimales, elle est capable de fournir une puissance électrique maximale de 2 MW. Or, pour atteindre cette puissance, il faut que le vent souffle à une vitesse minimum d‘environ 55 km/h. Au dessous, l’éolienne produira moins, au dessus, la production ne sera pas plus importante. Si le vent est trop fort (90 à 126 km/h), l’éolienne risque d’être endommagée, elle est alors bridée ou arrêtée. La production est donc variable au cours du temps. De ce fait, la puissance disponible de l’éolienne est inférieure à son maximum théorique. Elle produit de façon variable, pendant plus de 95% du temps, ce qui correspond à 20-25 % du temps à équivalent pleine puissance. Contraintes géographiques La production des éoliennes dépend beaucoup de leur emplacement, on les implante dans des zones où le vent est régulier et fréquent. Entre les cols, au sommet des collines, près de la mer, les éoliennes sont particulièrement efficaces. A haute altitude, la densité de l’air est plus faible, mais les vents sont plus forts, des technologies spécifiques d’éolien de haute altitude sont alors utilisées. Exploitation Les éoliennes ne produisent pas l’électricité en continu, mais de façon intermittente, en fonction du vent. La production est donc variable, en quantité et dans le temps, sans s’ajuster forcément à la demande. L’électricité d’origine éolienne fait partie des productions dites « fatales », c’est-à-dire une électricité qui serait « perdue » si elle n’était pas utilisée à l’instant où elle est produite. Les parcs éoliens sont utilisés en base, car faisant partie des productions prioritaires : pour favoriser le développement des énergies renouvelables, elles bénéficient d’une obligation de rachat de l’électricité produite à un tarif avantageux. 2/6 © GDF SUEZ 2013 LES EOLIENNES TERRESTRES TRANSPORT / DISTRIBUTION Tension produite <h2> Il faut nécessairement un réseau électrique à proximité pour raccorder le parc. Les sites éoliens, choisis en fonction du vent, sont souvent isolés du réseau existant. Cela implique la construction d’importantes infrastructures : nouvelles lignes de raccordement jusqu’à un transformateur, renforcement du réseau existant. Raccordement Les parcs éoliens produisent une tension alternative et se raccordent : • soit au réseau de transport Haute ou Très Haute Tension (HT ou THT) si la puissance est supérieure à 12 MW, • soit au réseau de distribution Moyenne Tension (puissance < 12 MW) Si l’éolien est une ressource intermittente, elle reste gérable pour le gestionnaire du réseau électrique : en travaillant avec Météo France, il peut prévoir la veille la production éolienne qu’il aura à injecter dans le réseau. Il reste cependant une marge d’erreur dans les prévisions, qui est un facteur d’incertitude d’autant plus important et déstabilisant pour ajuster l’offre à la demande, que la proportion d’éolien dans le mix électrique est grande. ENVIRONNEMENT Ressources Le vent est une source d’énergie renouvelable (même inépuisable) et gratuite. Pollution Les éoliennes ne produisent aucune pollution de l’air ou de l’eau sur leur site de production. Rapide à installer et à démanteler, une éolienne en fin de vie est presque entièrement recyclable et ne laisse pas de polluant sur son site d’implantation. Certains leur reprochent d’être trop bruyantes (c’est vrai pour les modèles anciens) ou de porter atteinte au paysage. Solutions pour limiter les impacts négatifs L’installation d’un parc éolien doit aujourd’hui obéir à des contraintes réglementaires importantes en matière d’impact environnemental et paysager : L’implantation doit se faire hors des couloirs de migration ou des zones sensibles pour les oiseaux nicheurs, hors des secteurs paysagers remarquables ou préservés. Les éoliennes doivent se situer à 500 m au moins des habitations. 3/6 © GDF SUEZ 2013 LES EOLIENNES TERRESTRES ENJEUX SOCIO-ÉCONOMIQUES Impacts socio-économiques La France bénéficie d’un potentiel important pour l’éolien terrestre et offshore, le deuxième en Europe, évalué à 60 GW pour produire 166 TWh/an. Techniquement, l’énergie éolienne pourrait donc fournir le tiers de l’électricité consommée en France (contre 2,2 % de la production totale en 2011). La première loi Grenelle fixe un objectif de 23% de notre consommation énergétique finale devant provenir de ressources renouvelables en 2020. L’objectif est d’atteindre 25 GW éolien en puissance installée à cette date (dont 19 GW terrestre), contre 6,64 GW en 2011. Perspectives d’avenir Les éoliennes en cours de développement pourront fonctionner avec des vents dépassant les 200 km/h. Une autre solution : le petit éolien (de 100W à 20 KW), installable chez les particuliers, les immeubles tertiaires, les petites entreprises. Sur un site bien venté, une petite éolienne de 3m de diamètre et 12m de hauteur suffit à couvrir les besoins d’un foyer. 4/6 © GDF SUEZ 2013 LES EOLIENNES EN MER PRODUCTION TRANSPORT / DISTRIBUTION ENVIRONNEMENT ENJEUX SOCIO-ECONOMIQUES PRODUCTION Puissance produite Le potentiel énergétique de l’éolien en mer est plus élevé que celui de l’éolien terrestre, car les vents marins sont plus forts et plus réguliers. A puissance nominale équivalente, la production électrique est plus importante qu’à terre. Les éoliennes offshore peuvent atteindre une capacité de 5 à 10 MW par unité. L’investissement est également plus élevé, du fait des contraintes spécifiques du milieu marin. Contraintes géographiques En l’état actuel de la technologie, les parcs en mer sont situés généralement à moins de 40m de profondeur et à moins de 30 km des côtes. Dans l’avenir, l’éolien flottant permettra d’installer des parcs ancrés à une profondeur maximum de 150m, ce qui pourrait augmenter les zones potentiellement exploitables. Exploitation De même que pour les éoliennes terrestres, l’éolien en mer produit une électricité fatale utilisée en base. TRANSPORT / DISTRIBUTION Le raccordement au réseau électrique nécessite un poste de transformation en mer et des câbles sous-marins. Pour limiter les pertes en ligne lors du transport de l’électricité sur de longues distances, on envisage des lignes en courant continu haute tension (lignes HVDC), technologie particulièrement intéressante pour des liaisons sousmarines. A infrastructure équivalente, ces lignes permettent de transporter jusqu’à trois fois plus de puissance que les lignes haute tension en courant alternatif, tout en minimisant les pertes. 5/6 © GDF SUEZ 2013 LES EOLIENNES EN MER ENVIRONNEMENT Ressources Le vent est une source d’énergie renouvelable et même inépuisable. Pollution Les éoliennes en mer utilisent une énergie primaire durable et propre. Elles n’émettent pas de gaz à effet de serre. Impacts sur la biodiversité Un effet « récif artificiel » a été très nettement observé sur des parcs installés depuis plusieurs années. L’implantation de parcs éoliens en mer pourrait donc favoriser l’augmentation locale de biomasse et de la biodiversité marine. Cependant, la construction, le fonctionnement, et le démantèlement d’un parc éolien en mer peuvent avoir des impacts négatifs encore mal connus sur les mammifères et les poissons, ainsi que sur l’avifaune (risques de collisions). ENJEUX SOCIO-ÉCONOMIQUES Impacts socio-économiques Les plus : • Le milieu marin permet l’installation de machines plus productives • La filière éolienne est créatrice d’emplois Les moins : • L’investissement est plus élevé, du fait des contraintes spécifiques du milieu marin. • Un parc éolien en mer peut générer des conflits d’usages avec les autres utilisateurs de la mer et du littoral : impact paysager, impact sur la pêche, impact pour la navigation, impact sur les radars Perspectives d’avenir Pour l’éolien en mer, les coûts d’installation et de fondation sont importants, tout en ne permettant pas de construire à des profondeurs allant au-delà de 50 m. Dépasser cette limite permettrait de bénéficier de ressources en vent encore plus importantes, et d’augmenter considérablement le potentiel de l’éolien offshore. C’est possible, en faisant appel aux technologies d’éoliennes flottantes. L’Agence européenne de l’environnement a estimé à environ 1000 GW le potentiel offshore techniquement accessible en Europe, la France bénéficiant de conditions favorables à l’éolien flottant. Actuellement, les projets de démonstrateurs se multiplient, afin de proposer des solutions rentables dans un avenir proche. 6/6 © GDF SUEZ 2013
